Linux内核dvfs之cpufreq介绍

本文基于 Linux4.4 内核介绍 CPUFreq 。

在 Linux 内核中， CPUFreq 支持动态调整 CPU 频率和电压，从而兼顾系统的性能和功耗。例：需要 CPU 高性能时，提升 CPU 频率和电压；反之，降低 CPU 频率和电压。

CPUFreq 的调频策略主要包括：

1、conservative

保守模式，根据 CPU 负载动态调频，按一定的比例平滑的升高或降低频率。

2、interactive

交互模式，直接上最高频率，然后根据 CPU 负载慢慢降低。

3、ondemand

按需响应模式，定期检查负载，根据负载来调节频率。

4、performance

高性能模式，性能优先。不考虑耗电，以 CPU 最高频率运行。

5、powersave

省电模式，功耗优先。以 CPU 最低频率运行，一般不用。

6、userspace

用户隔离模式，用户空间手动调节频率，系统不会调整。

以 RockPI 4A 单板为例，该单板使用 RK3399 处理器(双核 A72 +四核 A53 )和 Linux 4.4 内核， CPUFreq 相关参数如下：

1、小核

2、大核

大核与小核配置相同，不再单独介绍。

lscpu命令，查看的是cpu的统计信息.\x0d\x0ablue@blue-pc:~$ lscpu\x0d\x0aArchitecture: i686#cpu架构\x0d\x0aCPU op-mode(s):32-bit, 64-bit\x0d\x0aByte Order:Little Endian #小尾序\x0d\x0aCPU(s):4 #总共有4核\x0d\x0aOn-line CPU(s) list: 0-3\x0d\x0aThread(s) per core:1 #每个cpu核，只能支持一个线程，即不支持超线程\x0d\x0aCore(s) per socket:4 #每个cpu，有4个核\x0d\x0aSocket(s): 1 #总共有1一个cpu\x0d\x0aVendor ID: GenuineIntel#cpu产商 intel\x0d\x0aCPU family:6\x0d\x0aModel: 42\x0d\x0aStepping: 7\x0d\x0aCPU MHz: 1600.000\x0d\x0aBogoMIPS: 5986.12\x0d\x0aVirtualization:VT-x#支持cpu虚拟化技术\x0d\x0aL1d cache: 32K\x0d\x0aL1i cache: 32K\x0d\x0aL2 cache: 256K\x0d\x0aL3 cache: 6144K\x0d\x0a \x0d\x0a 查看/proc/cpuinfo,可以知道每个cpu信息，如每个CPU的型号，主频等。\x0d\x0a#cat /proc/cpuinfo\x0d\x0aprocessor: 0\x0d\x0avendor_id: GenuineIntel\x0d\x0acpu family: 6\x0d\x0amodel: 42\x0d\x0amodel name: Intel(R) Core(TM) i5-2320 CPU @ 3.00GHz\x0d\x0a.....\x0d\x0a 上面输出的是第一个cpu部分信息，还有3个cpu信息省略了。\x0d\x0a \x0d\x0a 内存\x0d\x0a 概要查看内存情况\x0d\x0a free -m\x0d\x0a total used free sharedbuffers cached\x0d\x0a Mem: 3926 3651274 0 12404\x0d\x0a -/+ buffers/cache: 3235691\x0d\x0a Swap: 9536 31 9505\x0d\x0a 这里的单位是MB，总共的内存是3926MB。\x0d\x0a \x0d\x0a 查看内存详细使用\x0d\x0a# cat /proc/meminfo\x0d\x0aMemTotal:4020868 kB\x0d\x0aMemFree: 230884 kB\x0d\x0aBuffers:7600 kB\x0d\x0aCached: 454772 kB\x0d\x0aSwapCached: 836 kB\x0d\x0a.....\x0d\x0a \x0d\x0a 查看内存硬件信息\x0d\x0admidecode -t memory\x0d\x0a# dmidecode 2.11\x0d\x0aSMBIOS 2.7 present.\x0d\x0aHandle 0x0008, DMI type 16, 23 bytes\x0d\x0aPhysical Memory Array\x0d\x0aLocation: System Board Or Motherboard\x0d\x0a....\x0d\x0aMaximum Capacity: 32 GB\x0d\x0a....\x0d\x0aHandle 0x000A, DMI type 17, 34 bytes\x0d\x0a....\x0d\x0aMemory Device\x0d\x0aArray Handle: 0x0008\x0d\x0aError Information Handle: Not Provided\x0d\x0aTotal Width: 64 bits\x0d\x0aData Width: 64 bits\x0d\x0aSize: 4096 MB\x0d\x0a.....\x0d\x0a 我的主板有4个槽位，只用了一个槽位，上面插了一条4096MB的内存。\x0d\x0a \x0d\x0a 磁盘\x0d\x0a 查看硬盘和分区分布\x0d\x0a# lsblk\x0d\x0aNAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT\x0d\x0asda 8:00 465.8G 0 disk\x0d\x0a├—sda1 8:10 1G 0 part /boot\x0d\x0a├—sda2 8:20 9.3G 0 part [SWAP]\x0d\x0a├—sda3 8:30 74.5G 0 part /\x0d\x0a├—sda4 8:40 1K 0 part\x0d\x0a├—sda5 8:50 111.8G 0 part /home\x0d\x0a└—sda6 8:60 269.2G 0 part\x0d\x0a 显示很直观\x0d\x0a \x0d\x0a 如果要看硬盘和分区的详细信息\x0d\x0a# fdisk -l\x0d\x0aDisk /dev/sda: 500.1 GB, 500107862016 bytes\x0d\x0a255 heads, 63 sectors/track, 60801 cylinders, total 976773168 sectors\x0d\x0aUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytes\x0d\x0aSector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes\x0d\x0aI/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes\x0d\x0aDisk identifier: 0x00023728\x0d\x0a Device Boot Start End Blocks Id System\x0d\x0a/dev/sda1 *2048 2148351 1073152 83 Linux\x0d\x0a/dev/sda2 214835221680127 9765888 82 Linux swap / Solaris\x0d\x0a/dev/sda321680128 17793023978125056 83 Linux\x0d\x0a/dev/sda4 177932286 976771071 3994193935 Extended/dev/sda5 177932288 412305407 117186560 83 Linux\x0d\x0a/dev/sda6 412307456 976771071 282231808 83 Linux\x0d\x0a \x0d\x0a 网卡\x0d\x0a 查看网卡硬件信息\x0d\x0a# lspci | grep -i 'eth'\x0d\x0a02:00.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8111/8168B PCI Express Gigabit Ethernet controller (rev 06)\x0d\x0a \x0d\x0a 查看系统的所有网络接口\x0d\x0a# ifconfig -a\x0d\x0aeth0 Link encap:以太网 硬件地址 b8:97:5a:17:b3:8f \x0d\x0a .....\x0d\x0aloLink encap:本地环回 \x0d\x0a .....\x0d\x0a 或者是\x0d\x0aip link show\x0d\x0a1: lo: mtu 16436 qdisc noqueue state DOWN\x0d\x0alink/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00\x0d\x0a2: eth0: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000\x0d\x0alink/ether b8:97:5a:17:b3:8f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff\x0d\x0a \x0d\x0a 如果要查看某个网络接口的详细信息，例如eth0的详细参数和指标\x0d\x0a# ethtool eth0\x0d\x0aSettings for eth0:\x0d\x0aSupported ports: [ TP MII ]\x0d\x0aSupported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full\x0d\x0a100baseT/Half 100baseT/Full\x0d\x0a1000baseT/Half 1000baseT/Full #支持千兆半双工，全双工模式\x0d\x0aSupported pause frame use: No\x0d\x0aSupports auto-negotiation: Yes #支持自适应模式，一般都支持\x0d\x0aAdvertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full\x0d\x0a100baseT/Half 100baseT/Full\x0d\x0a1000baseT/Half 1000baseT/Full\x0d\x0aAdvertised pause frame use: Symmetric Receive-only\x0d\x0aAdvertised auto-negotiation: Yes #默认使用自适应模式\x0d\x0aLink partner advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full\x0d\x0a 100baseT/Half 100baseT/Full\x0d\x0a.....\x0d\x0aSpeed: 100Mb/s #现在网卡的速度是100Mb,网卡使用自适应模式，所以推测路由是100Mb，导致网卡从支 持千兆，变成要支持百兆\x0d\x0aDuplex: Full #全双工\x0d\x0a.....\x0d\x0aLink detected: yes#表示有网线连接，和路由是通的\x0d\x0a\x0d\x0a其他\x0d\x0a 查看pci信息，即主板所有硬件槽信息。\x0d\x0alspci\x0d\x0a00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 2nd Generation Core Processor Family DRAM Controller (rev 09) #主板芯片\x0d\x0a00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation 2nd Generation Core Processor Family Integrated Graphics Controller (rev 09) #显卡\x0d\x0a00:14.0 USB controller: Intel Corporation Panther Point USB xHCI Host Controller (rev 04) #usb控制器\x0d\x0a00:16.0 Communication controller: Intel Corporation Panther Point MEI Controller #1 (rev 04)\x0d\x0a00:1a.0 USB controller: Intel Corporation Panther Point USB Enhanced Host Controller #2 (rev 04)\x0d\x0a00:1b.0 Audio device: Intel Corporation Panther Point High Definition Audio Controller (rev 04) #声卡\x0d\x0a00:1c.0 PCI bridge: Intel Corporation Panther Point PCI Express Root Port 1 (rev c4) #pci 插槽\x0d\x0a00:1c.2 PCI bridge: Intel Corporation Panther Point PCI Express Root Port 3 (rev c4)\x0d\x0a00:1c.3 PCI bridge: Intel Corporation Panther Point PCI Express Root Port 4 (rev c4)\x0d\x0a00:1d.0 USB controller: Intel Corporation Panther Point USB Enhanced Host Controller #1 (rev 04)\x0d\x0a00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation Panther Point LPC Controller (rev 04)\x0d\x0a00:1f.2 IDE interface: Intel Corporation Panther Point 4 port SATA Controller [IDE mode] (rev 04) #硬盘接口\x0d\x0a00:1f.3 SMBus: Intel Corporation Panther Point SMBus Controller (rev 04)\x0d\x0a00:1f.5 IDE interface: Intel Corporation Panther Point 2 port SATA Controller [IDE mode] (rev 04) #硬盘接口\x0d\x0a02:00.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8111/8168B PCI Express Gigabit Ethernet controller (rev 06) #网卡\x0d\x0a03:00.0 PCI bridge: Integrated Technology Express, Inc. Device 8893 (rev 41)\x0d\x0a 如果要更详细的信息:lspci -v 或者 lspci -vv\x0d\x0a 如果要看设备树:lscpi -t\x0d\x0a \x0d\x0a 查看bios信息\x0d\x0a# dmidecode -t bios\x0d\x0a......\x0d\x0aBIOS Information\x0d\x0aVendor: American Megatrends Inc.\x0d\x0aVersion: 4.6.5\x0d\x0aRelease Date: 04/25/2012\x0d\x0a.......\x0d\x0aBIOS Revision: 4.6\x0d\x0a......\x0d\x0a dmidecode以一种可读的方式dump出机器的DMI(Desktop Management Interface)信息。这些信息包括了硬件以及BIOS，既可以得到当前的配置，也可以得到系统支持的最大配置，比如说支持的最大内存数等。\x0d\x0a 如果要查看所有有用信息\x0d\x0a dmidecode -q\x0d\x0a 以上是linux查看硬件信息的所有命令，可以查看CPU、硬盘、网卡、磁盘等硬件的信息。

linux内核会把多核的处理器当做单独的cpu来识别，例如两个4和cpu在linux系统下就会被当做8个单核cpu。但是从性能角度来讲，2个四核的cpu和8个单核的cpu并不完全等价，根据权威部分测试得出结论，前者的整体性能要比后者低25%~30%。

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